Устройство для измерения скольжения асинхронных электродвигателей

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН Ц 9) 04 601 Р 48 к ййа 1 ехзсйегТесЬп.3-88.оговый из ическиечебных1978 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Рцппча 1 с 1 Зойаппез. РЭгеЬгаЬ 1 егйаззцщ е 1 екггАцггдеЬе шаг М 11 сгогесЪпегМезз. сш." 1981, 48, 3, 8Ковалев А.М. Цифроаналмеритель скольжения электмашин. - Известия высшихведений. Приборостроение,т. ХХ 1, В 2, с. 22-26,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОЛЬ, ЖЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения повышение точности измерения сколь-. жения. Устр-во содержит датчик 1 скорости, формирователи 2, 11, 17 и 18, триггеры 3, 14, схемы 4 и 5 логического умножения, счетчики 6 и 7, блоки 8 и 9 выделения положительного перепада, схему 10 логического сложения, умножитель 12 частоты, делитель 13 частоты, делитель 15 напряжения, аналого-цифровой преобразователь 16, интерфейсы 19 и 20, программируемый таймер 21, блок 22 приоритетных прерываний, шину 23, процессор 24, запоминающее устр-во 25 и1345121 устройство 27 отображения информации.Введение новых элементов и образование новых связей между элементамиустр-ва позволяют компенсировать сис-,Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в заводских и научно-исследовательских лабораториях для измерения скольжения. 5Целью изобретения является повышение точности измерения скольжения за счет компенсации систематической составляющей погрешности, вызванной нестабильностью питающего напряжения и уменьшения ее динамической .составляющей.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения сколь жения асинхронных электродвигателей, 15 на фиг. 2 - алгоритм его работы на фиг, 3 - временные диаграммы работы скользиметра. Устройство для измерения скольжения асинхронных электродвигателей содержит фотоэлектрический датчик скорости, который механически связан с валом контролируемого электродвигателя, первый формирователь 2, 25 вход которого подключен к выходу фотоэлектрического датчика, а выход к тактовому входу С первого триггера 3, прямой выход которого подклю-, чен к первому входу первой схемы 4 логического умножения, а инверсный к первому входу второй схемы 5 логического умножения и к информационномувходу 0 первого триггера 3, выход первой схемы 4 логического умножения35 соединен со входом четвертого счетчика 6, а выход второй схемы логического умножения 5 - со входом пятого счетчика 7, первый блок 8 выделения положительного перепада, вход которого подключен к прямому выходу первого триггера 3, второй блок 9 выделения положительного перепада, вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 3, схему 10 логического сложения первый вход . тематическую составляющую погрешности, вызванную нестабильностью питающего напряжения, а также уменьшитьее динамическую составляющую. 6 ил,которой подключен к выходу первого блока 8 выделения положительного перепада и к входу обнуления первого счетчика 6, а второй вход - к выходу второго блока 9 выделения положительного перепада и к входу обнуления .пятого счетчика 7, второй формирователь 11, вход которого подключен к промышленной электрической сети, а выход - ко входу дискретного умножителя 12 частоты, управляемый делитель 13 частоты, вход которого соединен с выходом дискретного умножителя 12 частоты, а выход - с тактовым входом второго триггера 14, масштабный делитель 15 напряжения, вход которого подключен к входу втсрого формирователя 11, а выход - к входу аналогоцифрового преобразователя 16, первый шинный формирователь 17, информационный вход которого соединен с выходом четвертого счетчика б, а вход "Выборка кристалла - с выходом второго блока 9 выделения положительного перепада, второй шинный формирователь 18, информационный вход которого под- . ключен к выходу пятого счетчика 7, а вход "Выборка кристалла" - к выходу первой схемы выделения положительного перепада информационный выход аналого-циФрового преобразователя 16 соединен с каналом А, а сигнальный - "Конец преобразования" - с четвертым разрядом канала С первого параллельного интерфейса 19, выходы первого 17 и второго 18 шинных формирователей подключены к управляющему входу управляемого делителя 13 частоты,а также к каналам А и В второго параллельного интерфейса 20, а второй и четвертый разделы канала с этого ин- терфейса соединены с выходом схемы 10 логического сложения, прямой выход второго триггера 4 подключен к разрешающему входу второго счетчика программируемого таймера 21 и к вто 1345121рому входу блока 22 приоритетных прерываний, а инверсный - к разрешающему входу первого счетчика программируемого таймера 21 и к первому входу блока 22 приоритетных прерываний, нулевой вход соединен с выходом схемы 10 логического сложения, системную шину. 23, посредством которой центральный процессор 24 связан с запоминающим блоком 25, блоком 26 отображения информации и другими блоками, входящими в состав микроЭВМ 27, и генератор 28 импульсов, выход которого подключен к вторым входам первой 4 и второй 5 схем логического умножения, а также к тактовым входам счетчиков программируемого таймера 21.Устройство для измерения скольжения асинхронных электродвигателей работает в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг, 2, и временными диаграммами, представленными на фиг, 3.При подаче напряжения питания на устройство. центральный процессор 24 согласно программе инициализации дает команду 113 апрещение прерываний" и осуществляет программирование внешних устройств, так что канал А первого параллельного интерфейса. 19 работает на стробируемый ввод, каналы А и В второго параллельного интерфейса 20 работают на стробируемый ,ввод. Счетчики СТ 1 и СТ 2 программируемого таймера 21 работают в режиме счета импульсов тактовой частоты,При работе каналов параллельного интерфейса в стробируемом режиме (режим 1) разделы канала С играют роль шин управления. Четвертый разряд является входом строба записи канала А, второй разряд - входом строба записи канала В, При записи информации в буферы каналов параллельным интерфейсом формируются сигналы "Подтверждение записи" и "Запрос пре- рывания Напряжение питания контролируемого электродвигателя, преобразуясь масштабным делителем 15 напряжения и аналого-цифровым преобразователем 16 в цифровой код, по сигналу "Конец преобразования", Формируемому аналого-цифровым, преобразователем 16 и поступающему на вход четвертого разряда канала С первого параллельного интерфейса, переписывается в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 буфер канала А первого параллельного .интерфейса 19, стирая предыдущее записанное в нем значение, Циклы измерения напряжения промьпцленной электрической сети идут непрерывно, следовательно, буфер канала А первогопараллельного интерфейса 19 хранитпоследнее зарегистрированное значение реального напряжения питанияконтролируемого электродвигателя. Водной из ячеек вспомогательного буфера запоминающего блока 25 хранитсякод номинального напряжения питанияконтролируемого электродвигателя.Дискретный умножитель 12. частотынастроен на умножение частоты сетис коэффициентом, равным Г /50, такимобразом на вход управляемого делителя 13 поступают импульсы частотойГ Е /50.Подпрограмма инициализации завершается выводом сообщения "Включитеконтролируемый электродвигатель" икомандой Разрешение прерываний ,после чего центральный процессор 24переходит в режим ожидания,Первый импульс, поступивший натактовый вход С первого триггера 3,переводит его в состояние, противоположное исходному, например, из .011 11в 1 . фронт этого импульса, выделен"ный первой схемой 8 выделения положит ельног о перепада, обнуляет четв ер тый счетчик 6 , Установившийся ур овень высокого напряжения на первомвходе первой схемы логического умноже ния 4 разрешает прохождение импульс ов тактовой частоты на вход четвертого счетчика 6 в течение времени ,определяемого периодом первого импульса , сформированного фот оэл ектриче ским датчиком 1 угловой скорости .Первый импульс , поступивший натактовый вход второго триггера 1 4 , "также переводит ег о в состояние ,противоположное исходному , напримериз "0" в " 1 " , Установившийся высокийуровень напряжения на прямом выходевторого триггера дает разрешение наработу второму счетчику пр огр аммируемого таймера 2 1 в течение периодапервого импульса , поступившего навход второго триггера 1 4 . Второй импульс, поступивший натактовый вход С первого триггера 3,переводит его в нулевое состояние,Фронтом этого импульса выделеннымвторым блоком 9 выделения положитель 1345121ногоперепада обнуляется пятый счетчик 7, В счетчике 6 фиксируется число И = Т,1, - Г , где Т - периодпервого импульса, сформированного5частотным датчиком 1, Одновременнос описанным сформированный блоком 9выделения положительного перепадаимпульс, поступивший на вход "Выборка кристалла" первого шинного Формирователя 17, переписывает зафиксированное число Б на вход каналов(А и В второго параллельного интерфейса 20, Этот же импульс через схему 10 логического сложения поступает 15на стробирующие входы записи и переписывает информацию в буферы каналов А и В, Это же число поступаетна информационный вход управляемогоделителя 13 частоты. Высокий уро двень напряжения, установившийся напервом входе схемы 5 логическогоумножения, разрешает прохождение импульсов тактовой частоты с выходагенератора 28 импульсов на вход второго счетчика 7 в течение периодавторого импульса, пришедшего на тактовыйвход С второго триггера 14,Обрабатывая прерывание вызванноепо нулевому входу блока 22 приори- Зотетных прерываний, центральный процессор 24 считывает содержимое буферов каналов А и В .второго параллельного интерфейса в ячейки основногобуфера запоминающего блока 25 от 35веденного под регистрируемые значения, В третью ячейку центральныйпроцессор 24 пересылает код реального напряжения электрической сети,хранящийся в буфере канала А первогопараллельного интерфейса 19. Послеэтого центральный процессор 24 возвращается в режим ожидания.Второй импульс, поступивший навход второго триггера 14, переводит 45его в состояние 0", Установившийсяна инверсном выходе этого триггеравысокий потенциал фиксирует во втором счетчике программируемого таймера 21 число И = Т502 и дает 5 О,разрешение на работу первому счетчику программируемого таймера 21 в течение периода второго импуЛьса,поступившего на вход второго тригге. -ра 14. Обрабатывая вызванное опрокидыванием триггера 14 прерывание попервому входу блока 22 приоритетныхпрерываний, центральный процессор24 пересылает в ячейки блока 25 памяти содержимое второго счетчикапрограммируемого таймера 21, Перегрузив счетчик, центральный процессор24 возвращается к режим ожидания,Третий импульс, поступивший навход С первого триггера 3, снова переводит его в состояние "1", Фронтомимпульса четвертый счетчик 6 обнуляется, а установившийся на первомвходе схемы 4 логического умножениявысокий уровень напряжения разрешаетработу счетчика 6 на период следования третьего импульса, выработанного частотным датчиком 1. В счетчике7 фиксируется число И,1 = Т 3 Г, .В момент опрокидывания триггера 3из "0" в 1" формируется импульс,которьй, поступив на вход "Выборкакристалла" второго шинного.формирователя 18, переписывает зарегистрированное значение на информационныйвход управляемого делителя 13 частоты и на входы каналов А и В второгопараллельного интерфейса 20, Этотже импульс через схему 10 логического сложения поступает на стробирующие входы каналов, записывает зафиксированное значение И в буФерыканалов А и В второго параллельногоинтерфейса 20. Он же вызывает прерывание по нулевому входу блока 22приоритетных прерываний. Следуя этому сигналу, центральный процессор24 переносит содержимое буферов каналов А и В второго параллельногоинтерфейса 20 ячейки основного буфера запоминающего блока 25 в следующую ячейку, считывает содержимое канала А первого параллельного интерфейса 19, после чего возвращаетсяк режиму ожидания,Третий импульс, поступивший на вход второго триггера 14, переводит его в состояние "1" на время следования третьего импульса, характеризующего период питающего напряжения, Установившийся на прямом выходе триггера 14 уровень логической "1" фиксирует в первом счетчике програм мируемого таймера 21 число И12 - Т 50 И . Обрабатывая прерывание, вызванное по второму входу блока 22 приоритетных прерываний, центральный процессор 24 пересылает зафиксированное значение в основной буфер запоминающего блока 25, Пере- загрузив счетчик, центральный процессор 24 возвращается в режим ожидания,(5) 7Установленный на разрешающем входевторого счетчика высокий потенциалнапряжения разрешает работу этомусчетчику,Регистрация данных продолжаетсядо тех пор, пока все ячейки основного буфера запоминающего блока 25 незаполнятся, Объем основного буферазапоминающего устройства выбираетсяс учетом объема оперативьой памятимикроЭВМ и объема программного обеспечения устройства для,измеренияскольжения,Командой "Запрещение прерываний"центральный процессор 24 запрещаетблоку 22 приоритетных прерыванийреагировать на внешние воздействияи начинает математическую обработкурезультатов,Из условия равенства периодов импульсов, определяющего частоту сетии выработанного частотным датчиком: где Т - -й квантуемый период, характеризующий период напряжения питания,Т . - ( - 1)-й квантуемый периЭ 1- (од импульса, сформированного фотоэлектрическимдатчиком. Коэффициент перерасчета управляемого делителя частоты составляет; оПериод квантуемого импульса, опделяемого периодом сети составляет: Частота следования импульсов отдатчика определяется выражением та;10Т;=Т; Е,(8) Подставив (8) и (5) в формулу дляскольжения, получают:15То 1дТс( )100% = (1-К 1 о ЛО На 1-Т;Ха, Иа;оч.100% = (1-К д )а а В результате процесса регистрацииформируется массив данных, каждыечетыре значения которого определяютодно значение скольжения. МатематиЗ 5 ческая обработка результатов производится по формуле (11) с учетомформулы (.10),где й - частота импульсов генератоора 28;Б - номинальное значение напряНжения питания контролируемого электродвигателя;Е - разрешающая способностьдатчика угловой скорости;Н . - -е зарегистрированное знаС 1чение, характеризующее период питающего напряжения,"М - -е зарегистрированное знаА 1чение, характеризующее период импульса, выработанного фотоэлектрическим датчиком скорости,- предыдущее зарегистрированное значение, характеризую щее период импульса, выработанного фотоэлектрическимдатчиком скорости,Ц, - -е значение напряжения питанияПо окончании математической обработки полученная информация выводится на потребитель.Ф о р м у л а и з о б,р е т е н и я 5Устройство для измерения скольжения асинхронных электродвигателей, содержащее фотоэлектрический датчик, первый формирователь, генератор импульсов, второй формирователь, два 10 вентиля и вычислительный блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, в него дополнительно введены два триггера, два счетчика, два блока выделения положительного перепада, схема логического сложения, два шинных формирователя, дискретный умножитель частоты, управляемый дели.тель частоты, масштабный дели- . 20 тель напряженйя, аналого-циФровой преобразователь, а вычислительный блок выполнен в виде микроЭВМ, причем выход механически связанного с контролируемым электродвигателем фо тоэлектрического датчика соединен с входом первого формирователя, выход которого подключен к тактовому входу первого триггера, прямой выход первого триггера соединен с входом З 0 первого блока выделения положительного перепада и с первым входом первой схемы логического умножения, а инверсный - с входом второго блока выделения положительного перепада, с35 первым входом второй схемы логическо. го умножения и с информационным входом первого триггера, вход,первого счетчика подключен к выходу первой схемы логического умножения, а выход - к входу первого шинного формирователя, вход второго счетчика соединен с выходом второй схемы логического умножения, а выход с входом второго шинного формирователя, выход первого блока выделения положительного перепада подключен к первому входу схемы логического сложения, к входу обнуления первого счетчика и к входу "Выборка кристалла"50 второго шинного формирователя, а вы- ход второго блока выделения ноложительного перепада - к второму входусхемы логического сложения, к входуобнуления второго счетчика и к входу "Выборка кристалла" первого шинного формирователя, выходь 1 шинныхформирователей соединены с каналамиА и В второго параллельного интерфейса и с управляющим входом управляемого делителя частоты, вход второго формирователя подключен к входумасштабного делителя напряжения и кпромьппленной электрической сети, авыход - к тактовому входу дискретного умножителя частоты, выход которого в свою очередь подключен к тактовому входу управляемого делителячастоты, тактовый вход второго триггера соединен с выходом управляемогоделителя частоты, прямой выход - сразрешающим входом второго счетчикапрограммируемого таймера и с вторымвходом блока приоритетных прерываний,а инверсный - с разрешающим входомпервого счетчика программируемоготаймера, с первым входом блока приоритетных прерывателей и с информа- .ционным входом второго триггера, выход схемы логического сложения подключен ко второму и четвертому разрядам кайала С второго параллельногоинтерфейса и к нулевому входу блокаприоритетных прерываний, вход аналого-цифрового преобразователя.соединен с выходом масштабного делителянапряжения, информационный выход - сканалом А первого параллельного интерфейса, а сигнальный "Конец преобразования" - с четвертым разрядомканала С этого же интерфейса, выходгенератора импульсов подключен к вторымвходам схем логического уиножения,а также к тактовым входам первого ивторого счетчиков программируемоготаймера, посредством системной шиныцентральныи процессор связан с запоминающим блоком, блоком отображенияинформации, параллельными интерфейсами, программируемым таймером иблоком приоритетных прерываний,входящими в состав микроЭВМ.Тираж 77 б Подписисударственного комитета СССРам изобретений и открытийва, Ж, Раушская наб д. 4/